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Scharfschalteeinrichtung für eine Einbruch-Meldeanlage
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Die Erfindung betrifft eine Scharfschalteeinrichtung für eine Einbruch-Meldeanlage
mit einer Meldezentrale und mit mindestens einem eine Tür oder dgl. sichernden -Blockschloß,
welches bei Verriegelung einen Schaltkontakt bestätigt.
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Bei Einbruch-Meldeanlagen zur Sicherung eines oder mehrerer Räume
ist es bekannt, an mindestens einer Tür ein Blockschloß vorzusehen und die übrigen
Fenster und Türen außerdem mit Kontakteinrichtungen zu versehen, die einen elektrischen
Stromkreis schließen, wenn sie geschlossen bzw. verriegelt worden sind. Das Blockschloß,
das an der Haupttür angebracht ist, soll erst verriegelt werden können, wenn alle
übrigen Fenster und Türen zuvor verriegelt worden sind. Das Kriterium der Feststellung
der Verriegelung sämtlicher Türen und Fenster ist außerdem eine Voraussetzung dafür,
daß die Einbruch-Meldeanlage scharfgeschaltet wird. Während der normalen Betriebszeiten
muß die Anlage außer Funktion sein, weil sonst durch das befugte Betreten des zu
sichernden Raumes Fehlalarm ausgelöst würde. Erst wenn die letzte Person den Raum
verlassen und das Blockschloß an der
Haupttür verriegelt hat, darf
die Anlage "scharf" werden. Voraussetzung ist allerdings, daß das Blockschloß nur
dann verriegelt werden kann, wenn zuvor alle übrigen Türen und Fenster verriegelt
worden sind.
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Die Scharfschalteeinrichtung einer Einbruch-Meldeanlage besteht im
allgemeinen aus einer Meldezentrale, die die elektrische Spannungsversorgung und
eine Kontrolleinrichtung enthält, in der die verschiedenen Kriterien ausgewertet
werden, die erfüllt sein müssen, damit die Anlage scharfgeschaltet werden kann.
Außerdem gehören zur Scharfschalteeinrichtung die externen Schalteinrichtungen an
Fenstern, Türen und dgl. sowie insbesondere ein Blockschloß.
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Eine Schwierigkeit bei den bekannten Scharfschalteeinrichtungen besteht
darin, daß Störungen oder Sabotageakte nicht als solche erkannt werden und demnach
auch nicht zu einer Alarmauslösung führen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Scharfschalteeinrichtung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß Störungen oder Sabotageeingriffe sofort erkannt
werden, unabhängig davon, ob die Anlage scharfgeschaltet ist oder nicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß
die elektrische Schaltung des Blockschlosses derart ausgebildet ist, daß in beiden
Schaltstellungen des Schaltkontaktes ein geschlossener elektrischer Stromkreis von
einer zentralen Spannungsquelle über das Blockschloß zu einer in der Meldezentrale
vorgesehenen Kon-
trollschaltung vorhanden ist, und daß die Kontrollschaltung
ein Amplitudenfilter enthält, an dem ein Ausgang zur Anzeige einer Unterbrechung
des Stromkreises im Störungsfalle vorgesehen ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Scharfschalteeinrichtung erfolgt in samtlichen
Schaltzuständen des Blockschlosses eine vollstandige Uberwachung auf Leitungsunterbrechungen
und Kurzschlüsse. Dies hat zur Folge, daß jede Manipulation an den Leitungen und
Bauteilen der Scharfschalteeinrichtung als Störung oder Sabotage angezeigt wird,
unabhängig davon, ob sie in scharfem oder entschärftem Zustand der Anlage vorgenommen
wird. Es hat daher auch niemand die Möglichkeit, die Scharfschalteeinrichtung während
der normalen Betriebszeiten unbemerkt außer Funktion zu setzen. Über den geschlossenen
elektrischen Stromkreis muß nicht notwendigereise in jedem Schaltzustand ein Strom
fließen. Es genügt, wenn ein bestimmtes Spannungspotential von der Spannungsquelle
über das Blockschloß zu der Kontrollschaltung gelangt. Bei einer Leitungsunterbrechung
wird dieses Spannungspotential nicht weiter aufrechterhalten, so daß von der Kontrollschaltung
eine Störung festgestellt wird.
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Im einfachsten Falle ist es möglich, unterschiedliche Potentiale von
der Spannungsquelle an das Blockschloß heranzuführen und über den Schaltkontakt
dasjenige Potential an die Kontrollschaltung weiterzuleiten, das dem jeweiligen
Zustand (scharf oder unscharf) des Blockschlosses entspricht. Hierfür würde man
jedoch mindestens zwei Leitungen von der Spannungsquelle zum Blockschloß und eine
Leitung vom Blockschloß zur Kontrollschaltung
benötigen. Zur Herabsetzung
der Anzahl elektrischer Leitungen ist in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung
voUgesehen, daß die Spannungsquelle eine Wechselspannungsquelle ist, von der eine
einzige Leitung zu zwei in dem Blockschloß angeordneten antiparallel geschalteten
Dioden führt, welche durch den Schaltkontakt alternativ einschaltbar sind. Auf diese
Weise gelangt in Abhangigkeit von der Stellung des Schaltkontaktes entweder nur
die positive oder nur die negative Halbwelle über das Blockschloß zu der Kontrollschaltung.
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Das Amplitudenfilter muß zwischen diesen beiden Spannungen unterscheiden
und zusätzlich feststellen, ob die Amplitudenwerte das richtige Maß haben. Dies
ist beispielsweise dann nicht mehr der Fall, wenn eine der Leitungen durchgetrennt
worden ist.
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Bei- einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wechselspannungsquelle
eine Transformatorwicklung, deren eines Wicklungsende mit dem Blockschloß verbunden
ist, und deren anderes Wicklungsende über ein zweites Paar antiparalleler Dioden
mit einem zu dem Amplitudenfilter führenden Summenpunkt verbunden ist, an den auch
die Rückleitung des Blockschlosses angeschlossen ist. Bei dieser Schaltung handelt
es sich um eine Art Brückenschaltung, bei der in jedenBrückenzweig ein Paar antiparalleler
Dioden liegt, von denen die jeweils einzuschaltende Diode mit einem Schalter auswahlbar
ist. Dabei sind aufgrund der verschiedenen Kombinationen von Schalterstellungen
unterschiedliche Schaltzustände möglich Im abgeglichenen Zustand ist die Brücke
stromlos und an den beiden gegenüberliegenden Endpunkten ist die Spannung gleich.
In' nicht abge-
glichenem Zustand, den man erhält, wenn die in den
beiden Diodenpaaren jeweils eingeschalteten Dioden in gleicher Richtung gepolt sind,
fließt dagegen ein Strom, so daß sich an dem Summenpunkt ein mittleres Potential
einstellt.
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Die Dioden des zweiten Paares können durch einen Umschaltkontakt alternativ
anschaltbar sein, der aus seiner Ruhestellung in seiner Arbeitsstellung umschaltet,
wenn die Meldezentrale nach Erfüllung aller für die Scharfstellung notwendigen Kriterien
in Bereitschaft ist. Der Umschaltkontakt wird in der Regel von Hand betätigt, oder
er wird von einem Relais gesteuert, das anspricht, wenn alle Kriterien für die Scharfschaltung
der Meldezentrale erfüllt sind.
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Vorteilhafterweise ist ein an dem Blockschloß vorgesehener Blockmagnet
in Reihe mit einer Diode in den von der Spannungsquelle zu dem Amplitudenfilter
führenden Stromkreis geschaltet. Der Blockmagnet wird in Abhängigkeit von der Polung
der Diode entweder von der positiven oder der negativen Halbwelle erregt. Die Diode
sorgt dafür, daß er nur dann erregt wird, wenn die Meldezentrale scharfgeschaltet
ist, die Verriegelung am Blockschloß aber noch nicht stattgefunden hat, so daß das
Blockschloß noch nicht scharf ist. Die in Reihe mit dem Blockmagneten liegende Diode
muß daher dieselbe Polung haben wie diejenige Diode des Diodenpaares, die in nichtscharfem
Zustand des Blockschlosses eingeschaltet ist.
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Dem Blockmagneten und der Diode kann mindestens eine Reihenschaltung
aus einer Anzeigeleuchte und einer weiteren Diode parallelgeschaltet sein. Anstelle
der Reihen-
schaltung können auch z.B. Leuchtdioden oder andere
Bauelemente verwendet werden, die den Stromfluß in einer bestimmten Richtung zur
Anzeige bringen. Besitzt die weitere Diode dieselbe Polung wie diejenige Diode,
die in Reihe mit dem Blockmagneten liegt, dann zeigt die Anzeigeleuchte an, daß
die Zentrale schargeschaltet worden ist, und daß jetzt das Blockschloß eingeschaltet
werden kann, um die gesamte Anlage scharfzumachen. Ferner kann dem Blockmagneten
und der Diode ein Summer oder dgl. parallel geschaltet sein, der ein akustisches
Signal abgibt, wenn beispielsweise das Blockschloß verriegelt wurde, bevor die Meldezentrale
scharfgeschaltet worden ist.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Scharfschalteeinrichtung.
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Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Blockschlosses.
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Fig. 3 zeigt im Diagramm die Aufbereitung der am Summenpunkt anstehenden
Spannungen für den Eingang des Amplitudenfilters.
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Fig. 4 zeigt die Durchlaßkennlinie eines ersten Fensterkomparators,
Fig. 5 die Durchlaßkennlinie-eines zweiten Fensterkompa-
rators,
und Fig. 6 zeigt eine kombinierte Durchlaßkennlinie zur Anzeige von Leitungsunterbrechungen
oder Sabotage.
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Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung wird von einem amplitudenstabilisierten
Weohselspannungsgenerator 10, der mit einer Frequenz von ca. 4.000 Hz schwingt,
mit Wechselspannung versorgt. An den Wechselspannungsgenerator 10 ist über einen
Kondensator 11 ein Spartransformator 12 angekoppelt. Der Spartransformator 12 besitzt
einen mit Masse verbundenen Abgriff 13, der die Wicklungen etwa im Verhältnis 1
: 2 unterteilt.
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Das eine Spulenende des Spartransformators 12 ist über einen Widerstand
14 mit zwei antiparallel geschalteten Dioden 15, 16 verbunden, von denen durch einen
Umschaltkontakt 17 die jeweils einzuschaltende bestimmbar ist.
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Der Umschaltkontakt 17 ist mit einem weiteren Kontakt 18 gekoppelt,
der mechanisch betätigbar ist und ein Relais 19 einschaltet, sofern alle für die
Scharfschaltung der Anlage erforderlichen Kriterien erfüllt sind.
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Von dem Umschaltkontakt 17 führt eine Leitung zu dem Summenpunkt 20.
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Die Spule 12 ist mit ihrem anderen Ende über einen Widerstand 21 an
Leitung 22 angeschlossen, die, ebenso wie Leitung 23, zu einem oder mehreren Blockschlössern
24 führt. Leitung 23 ist ebenfalls an den Summenpunkt 20 angeschlossen, der über
einen Widerstand 25 mit Masse oder einem anderen festen Potential verbunden ist.
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In dem Blockschloß 24 sind zwei antiparallel geschaltete Dioden 27,
28 vorgesehen, die wechselweise von einem Umschaltkontakt 29 mit dem Blockmagneten
30 verbunden werden. In Reihe mit dem Blockmagneten 30 liegt eine Diode 31, und
parallel zu der Reihenschaltung aus dem Blockmagneten 30 und der Diode 31 liegt
ein Summer 32, Schließlich ist parallel zu'dem Summer 32 noch eine Reihenschaltung
aus einer Leuchte 34 und eine Diode 35 geschaltet, die in gleicher Richtung durchlässig
Ist wie die Diode 31. Parallel dazu liegt eine weitere Reihenschaltung aus einer
Leuchte 36 und einer Diode 37, wobei die Diode 37 in Gegenrichtung zur Diode 35
gepolt ist.
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Die Diode 31 ist mit der zum Summenpunkt 20 führenden Rücklaufleitung
23 verbunden.
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Die mechanische Konstruktion des Blockschlosses 24 ist schematisch
in Fig. 2 abgebildet. Es handelt sich um ein Schloß, das in üblicher Weise mit einem
Schlüssel zu öffnen und zu schließen ist, Jedoch zusätzliche Schalteinrichtungen
aufweist. Im Riegel 40 befindet sich eine Ausnehmung 41, in die die Schaltklinke
42 des Blockiermagneten 30 infolge ihrer Schwerkraft oder ihres Gewichtes eingreift.
Der Blockiermagnet 30 liegt mit einem nockengesteuerten Schalter 43 in Reihe. Der
Schalter 43 wird von einem auf dem Riegel 40 vorgesehenen Nocken 44 betätigt, wenn
der Riegel 40 beim Drehen des Schlüssels ein kurzes Stück in Richtung der Schließposition
(gemäß Fig. 2 nach links) geschoben wurde.
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Dies ist trotz der Klinke 42 möglich, weil die Klinke 42 in der Ausnehmung
41 ausreichendes Spiel hat. Ist
der Schalter 43 auf diese Weise
geschlossen worden, dann zieht der Blockiermagnet 30 an, wenn an seinen Anschlüssen
45 eine Spannung ansteht. Der Schlüssel kann dann im Schloß weitergedreht werden,
so daß der Riegel 40 voll nach links in seine Schließposition gebracht werden kann.
Am Ende dieser Bewegung ist der Schalter 43 wieder geschlossen, nachdem er an der
Rückflanke des Nockens 44 heruntergelaufen ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß
der Blockiermagnet 30 nur während des eigentlichen Schließvorganges erregt ist und
im übrigen keinen Strom verbraucht.
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An dem Riegel 40 befindet sich ein weiterer Nocken 46, der den Umschaltkontakt
29 steuert. Der Nocken 46 ist so positioniert, daß der Umschaltkontakt 29 seine
eine Schaltlage einnimmt, solange der Riegel 40 nicht vollständig vorgeschoben ist
(Schließzustand), und seine andere Position einnimmt, sobald der Schließzustand
erreicht ist Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in Fig. 1 der nockengesteuerte
Schalter 43 nicht zusätzlich zum Blockiermagneten 30 mit eingezeichnet. In Wirklichkeit
liegt er hiermit in Reihe.
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Die Schalter 17, 18 und 29 sind in Fig. 1 in demjenigen Zustand dargestellt,
den sie einnehmen, wenn die Einbruchmeldeanlage scharfgeschaltet ist. In diesem
Fall gelangen die negativen Halbwellen (bezogen auf Massepotential) der Transformatorwicklung
12 über die Diode 16 und den Schalter 17 zum Summenpunkt 20. Ferner gelangen die
negativen Halbwellen des anderen Endes
von Spule 12 über die Diode
28, den Schalter 29, den Summer 32 bzw. die Diode 37 und Leuchte 36 ebenfalls zum
Summenpunkt 20. Da über den oberen Weg die eine Halbwelle und über den unteren Weg
die zweite Halbwelle jeweils mit gleicher Polarität zum Summenpunkt 20 gelangen,
bildet sich hier ein negatives Potential aus.
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Ist dagegen die Einbruchmeldeanlage unscharf geschaltet, so ist der
Umschaltkontakt 17 mit der Diode 15 und der Umschaltkontakt 29 mit der Diode 27
verbunden. In diesem Fall gelangen über die oben beschriebenen Wege jeweils die
positiven Halbwellen zum Summenpunkt 20, wobei zu berücksichtigen ist, daß innerhalb
des Blockschlosses 24 nunmehr der Strom durch die Diode 35 und die Leuchte 34 fließt
und nicht mehr durch die Diode 37 und die Leuchte 36 Befindet sich die Anlage in
diesem (nicht scharfgeschalteten) Zustand und wird, nachdem z.B. sämtliche Türen
und Fenster verschlossen sind, die Melde zentrale scharfgeschaltet, bevor jedoch
das Blockschloß 24, das sich an der Haupttür befindet, verschlossen wurde, so liegt
Schalter 17 an der Diode 16 und Schalter 29 an der Diode 27. Dabei fließt ein Strom
von dem unteren Ende der Transformatorwicklung 12 über den Widerstand 21, die Diode
27, den Schalter 29, den Blockmagneten 30 und die Diode 31 zum Summenpunkt 20. Dieser
Strom fließt weiter über den Schalter 17, die Diode 16 und den Widerstand 14 zum
oberen Ende der Transformatorwicklung 12.
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Die Widerstände 14 und 21 sowie die in dem Blockschloß 24 befindlichen
Komponenten sind so bemessen, daß bei einer derartigen Durchschaltung des Netzwerks
am Summen-
punkt 20 nahezu Massepotential herrscht. Das gleiche
ware der Fall, wenn das Blockschloß 24 geschlossen würde, bevor in der Meldeanlage
die Schalter 17 und 18 betitigt worden sind, bevor also die MeMeanlage scharfgeschaltet
wurde. Auch in diesem Falle würde am Summenpunkt 20 etwa Nullpotential herrschen.
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Der Summenpunkt 20 ist über ein Tiefpaßfilter 48 mit dem positiven
Eingang eines Differenzverstärkers 49 verbunden, an dessen negativem Eingang eine
Referenzspannung liegt. Das Tiefpaßfilter 48, das zweckmäßigerweise als aktives
Filter ausgebildet ist, bildet den arithmetischen Mittelwert, der am Summenpunkt
20 gegenüber Masse auftretenden pulsierenden Gleichspannung.
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An den Ausgang- des Differenzverstärkers 49 sind zwei Komparatoren
50 und 51 angeschaltet, von denen jeder ein Ausgangssignal abgibt, wenn die Amplitude
des an seinem Eingang anstehenden Signals innerhalb eines vorgegebenen Bereiches
liegt. Die Komparatoren 50, 51 sind "Fensterkomparatoren", weil sie einen bestimmten
Amplitudenbereich, der nach oben und nach unten hin begrenzt ist, erfassen.
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Der Ausgang des Komparators 50 ist mit einem Eingang eines UND-Tores
52 verbunden,und das Ausgangssignal des Komparators 51 liegt in invertierter Form
an dem zweiten Eingang des UND-Tores 52.
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In dem Diagramm in Fig. 3 ist das Potential des Summenpunktes als
Ue auf der Abszisse aufgetragen, während auf der Ordinate das Potential U am Ausgang
des Diffe-
renzverstärkers 49 aufgetragen ist. Die Gerade 53 gibt
die Übertragungskennlinie wieder.
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Der untere schraffierte Bereich 54 von Ua = 0 bis 20 X stellt denjenigen
Bereich dar, in dem sowohl die Tür als auch die Meldezentrale scharfgeschaltet sind.
In diesem Bereich ist Ue stark negativ, so daß Ua einen geringen Amplitudenwert
annimmt.
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In dem mittleren schraffierten Bereich 55 von Ua = 45 bis 55 % ist
die Anlage unscharf, d.h. entweder ist die Meldezentrale scharfgeschaltet und die
Haupttür nicht verschlossen oder die Haupttür ist verschlossen und die Meldezentrale
nicht scharfgeschaltet. Der genannte Bereich 55 von Ua entspricht Spannungswerten
Ue am Summenpunkt 20, die in der Nähe von Null liegen.
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Der obere schraffierte Bereich 56, in dem Ua zwischen 80 und 100 %
liegt entspricht dem Zustand "Tür und Meldezentrale unscharf1,. Ue nimmt in diesem
Bereich stark positive Werte an.
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Die Bereiche 54, 55 und 56 stellen Zonen dar, in denen die auftretenden
Spannungen auf bestimmte normale Betriebszustände hinweisen, wie sie sich beim normalen
Betrieb der Scharfschalteeinrichtung ergeben können.
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Treten Spannungen in den dazwischenliegenden Bereichen 58 (zwischen
20 und 45 %)und 57 (zwischen 55 und 80 %) auf, dann muß, unter der Voraussetzung,
daß nur ein einziges Blockschloß 24 an die Melde zentrale angeschlossen ist, eine
Störung des Systems vorliegen. Die Störung kann darauf beruhen, daß Sabotage vorliegt,
d.h. daß in
den Leitungen 22, 23 oder am Blockschloß eine Leitungsunterbrechung
oder ein Kurzschluß vorliegt. Auf diese Weise werden natürlich auch solche Defekte
in der Schaltung erkannt,die auf normale Defekte und Ausfall von Bauelementen zurückzuführen
sind.
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In Fig. 4 ist das Übertragungsverhalten des Komparators 50, bezogen
auf die Spannung Ue aufgetragen. Am Ausgang des Komparators 50 steht eine positive
Signalspannung an, solange der Spannungswerte Ua am Ausgang des Differenzverstärkers
49 zwischen 45 und 55 % liegt.
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Fig. 5 zeigt das Übertragungsverhalten des Komparators 51, der ein
positives Spannungssignal erzeugt, solange die Spannung Ua zwischen 20 und 80 %
liegt.
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Durch die geschilderte Verknüpfung der Komparabrausgänge in dem UND-Tor
52 erhält man das in Fig. 6 dargestellte Schaltverhalten von Tor 52, das ein positives
Signal erzeugt, wenn der Spannungswert Ua innerhalb der Bereiche 57, 58 liegt. Dieses
Signal entspricht der Information "Defekt" oder "Sabotage".
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Die verschiedenen Schaltungszustände von Meldezentrale und Blockschloß
können durch die Leuchten 34 und 36 auch unmittelbar an der Haupttür bzw. am Blockschloß
zur Anzeige gebracht werden. Die Leuchte 34, die beispielsweise grünes Licht ausstrahlt,
signalisiert Meldezentrale schargeschaltet, Tür noch nicht verschlossen". Die Leuchte
36, die rotes Licht ausstrahlen kann, signalisiert Meldezentrale nicht scharfgeschaltet,
Tür verriegelt.
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Der obere Teil der in Fig. 1 dargestellten Schaltung ist Bestandteil
der Meldezentrale, die zweckmäßigerweise in einem Schaltkasten untergebracht wird.
Aus diesem Schaltkasten führen die Leitungen 22 und 23 heraus, die zu einem oder
mehreren Blockschlössern 24 führen können.
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Sollen mehrere Türen durch Blockschlösser verriegelt werden, so sind
die entsprechenden Blockschlösser 24 in gleicher Weise mit den Leitungen 22 und
23 zu verbinden wie dies anhand von Fig. 1 dargestellt ist. In diesem Falle sind
die Widerstände 14 und 21 so auszulegen, daß die Spannung Ue am Summenpunkt 20 Null
beträgt, wenn die Zentrale scharfgeschaltet ist, sämtliche Blockschlösser aber unscharf
sind. Durch eine Analysierung der Amplitudenwerte der Spannung Ue oder U erhält
man in der Meldezentrale Informationen dara über, wieviele der angeschlossenen Blockschlösser
verriegelt sind bzw. ob alle angeschlossenen Blockschlösser verriegelt wurden.
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Die Erfindung ermöglicht eine Mehrfachausnutzung der zum Blockschloß
führenden Leitungen 22, 23, die einmal zur t,tbertragung von Signalen und zum anderen
zur Betatigung der elektromechanischen Schließeinrichtung benutzt werden. Man kommt
daher mit lediglich zwei Zuleitungen zu jedem Blockschloß aus.